Ultima modifica: 11/07/2025
Tutti sappiamo che i robot sono il cuore pulsante delle isole robotiche e il loro impiego è sempre più diffuso per l’automatizzazione dei processi industriali; sapendo della loro importanza, andiamo ora ad analizzare le parti da cui esso è composto.
Il tool centre point
Possiamo partire dalla sua estremità: dal tool central point, considerato importante per le funzioni di sicurezza del robot:
[ISO 10218-1: 2025] 3.1.2 Sub-assemblies and components
3.1.2.11 tool centre point TCP: point defined for a given application (3.1.1.5) relative to the mechanical interface (3.1.2.7) coordinate system.
Note 1 to entry: The TCP setting defines the location of the TCP relative to the mechanical interface (3.1.2.7).
Il TCP è un concetto geometrico: è il punto nello spazio 3D che rappresenta la punta dell’utensile o il centro operativo dell’end effector. Serve per definire dove il robot “agisce” rispetto al proprio sistema di coordinate.
Fisicamente, questo punto non è sempre visibile o rappresentato da un pezzo, ma:
A volte è materializzato con un perno, una sfera, una punta o un marcatore, proprio per misurarlo o verificarlo, inoltre è registrato nel software del robot con coordinate (offset) rispetto alla flangia dell’utensile.
L’End-Effector
È il dispositivo montato all’estremità dell’arto del robot, responsabile dell’interazione diretta con l’ambiente o il pezzo da lavorare.
[ISO 10218-1: 2025] 3.1.2 Sub-assemblies and components
3.1.2.3 end-effector: device specifically designed for attachment to the mechanical interface (3.1.2.7) to enable the robot application (3.1.1.4) to perform its task
EXAMPLE Gripper, welding gun, spray gun.
Note 1 to entry: End-effectors are sometimes known as end-of-arm tooling (EOAT).
Vi sono varie tipologie di end-effector:
- Pinze meccaniche: Solitamente a 2, 3 o 5 “dita”, usano chiusura meccanica per afferrare pezzi. Ideali per componenti rigidi, con buona precisione.
- Ventose/vacuum grippers: Utilizzano della depressione per sollevare superfici piane o porose
- Pinze magnetiche: Perfette per materiali ferrosi, spesso con magneti permanenti o elettromagnetici .
- Process‑tool (utensili da processo): Inclusi: torce di saldatura, ugelli di verniciatura, utensili per foratura, fresatura, smussatura
- Sensori: Telecamere, sensori forza/torque, ultrasonici, laser; usati tanto per visione e misure, quanto per feedback in manipolazioni delicate
- Tipologie avanzate: Adesivi (capillari, van der Waals), soft‑grippers (gomma), criogenici, levitazione a ultrasuoni, pinze a laser per micro‑manipolazione.
L’end‑effector è la “mano del robot”: da una pinza semplice fino a sistemi complessi con utensili e sensori. La scelta dipende fortemente da vari fattori tra cui il compito che esso deve svolgere, il tipo di materiale e la precisione richiesta e l’ambiente operativo e normativo.
L’interfaccia meccanica
A sua volta l’end effector non si sarebbe potuto montare senza l’ausilio della mechanical interface, incastro utilizzato per collegare la struttura effettiva del robot, ovvero end effector + tool, al braccio robotico.
[ISO 10218-1: 2025] 3.1.2 Sub-assemblies and components
3.1.2.7 mechanical interface: mounting surface at the end of the manipulator (3.1.2.5) to which the end-effector (3.1.2.3) is attached
La mechanical interface, come detto precedentemente, è il punto di collegamento tra il robot e l’end-effector, e serve a:
-
Offrire supporto fisico all’end-effector durante il ciclo operativo.
-
Trasmettere forze, momenti, energia, segnali di comando e talvolta feedback sensoriale tra robot e utensile.
Attraverso l’interfaccia meccanica si trasmettono:
-
Pneumatica, elettrica, idraulica (per gripper o utensili).
-
Segnali di comando e feedback per sensori integrati.
Essa è cruciale poichè garantisce rigidità, fondamentale per le operazioni meccaniche, modularità, protezione da sovraccarico ed alimentazione versatile.
Il manipulator
Per far si che questo insieme di parti possa essere utilizzato serve una parte che funga da tramite con l’attuatore per permettere i movimenti, questo è il manipolatore, o manipulator.
[ISO 10218-1: 2025] 3.1.2 Sub-assemblies and components
3.1.2.5 manipulator: mechanism consisting of an arrangement of segments, jointed or sliding relative to one another
Il manipolatore è il braccio robotico, composto da una sequenza di link (segmenti rigidi) e giunti (movimento) che collegano il base all’end‑effector.
-
Link: strutture rigide che determinano la forma e la portata dello spazio operativo .
-
Giunti: possono essere:
-
Rivoluti (revolute)
- Prismatici
- Sferici
-
Tipicamente un robot seriale ha 6 giunti (6 DoF), necessari per posizionare e orientare l’end‑effector in ogni punto dello spazio.
Ogni giunto include:
-
Attuatori (servomotori elettrici / PMSM) accoppiati a riduttori, per convertire energia elettrica in movimento con precisione e forza.
- Riduttori: aumentano la coppia e riducono la velocità, migliorando controllo e stabilità.
- Encoder sui motori per feedback di posizione e velocità nel controllo ad anello chiuso.
Le connessioni tra link e giunti formano una catena cinematica, la quale è suddivisa in due:
- Serial chain
- Parallel chain
L’attuatore
Tutto questo insieme di azioni sono garantiti da un attuatore che trasforma l’energia elettrica in movimento effettivo.
[ISO 10218-1: 2025] 3.1.2 Sub-assemblies and components
3.1.2.10 robot actuator: powered mechanism that converts energy to effect motion
Note 1 to entry: Energy can be electrical, hydraulic, pneumatic or more
L’attuatore è il “motore” del manipolatore: converte energia elettrica, idraulica o pneumatica in movimento (rotazione o traslazione) e coppia applicata al giunto. Ne esistono diversi tipi, ognuno con caratteristiche specifiche.
- Elettrici
- servomotori: motori con encoder e controllo in anello chiuso, garantiscono precisione angolare e reattività nelle braccia robotiche.
- Motori passo-passo (stepper): ruotano in passi discreti, utili per controllo preciso senza necessità di encoder.
- Motori brushless con riduttore armonico: comunissimi per ottenere elevata coppia con ingombro compatto.
- Idraulici
- Pneumatici
- Avanzati e speciali
- Piezoelettrici: richiedono elevate precisioni da micron, ma offrono corsa limitata.
- Shape Memory Alloy (SMA) e linear motors: impiegati in robot soft o di precisione sub-µm.
Il principio di funzionamento dell’attuatore nell’insieme è caratterizzato da degli aspetti importanti, la conversionein energia, la riduzione e il controllo in anello chiuso.
L’attuatore è il centro vitale dei giunti robotici garantisce il movimento preciso del manipolatore e supporta il controllo dinamico del robot.
I Workpieces e il Payload
Durante la movimentazione di pezzi per il processo lavorativo, il robot manipola dei pezzi definiti come workpieces, o pezzi da lavoro. L’assieme di questi, o meglio la massa che li costituisce, compreso il manipolatore e l’end effector, costituiscono il payload.
[ISO 10218-1: 2025] 3.1.2 Sub-assemblies and components
3.1.2.9 payload: mass of all that is attached to the manipulator (3.1.2.5), including the end-effector (3.1.2.3) and workpiece
Note 1 to entry: The payload can be, but is not limited to, the payload attached to the mechanical interface (3.1.2.7) of the robot (3.1.1.2)